基于显著性检验的地震趋势判定指标研究

提出了一种以统计学中的假设检验为基础的地震趋势判别指标提取的方法, 以中国大陆1930年以来的年地震频次为例, 给出了判定中国大陆地区发生7级以上地震的5级以上地震年频次判别指标。 研究结果表明, 当5级以上地震年频次N_a5≥31时, 可判定其后第6年不发生7级以上地震, 为无震判别条件; 当N_a5≤10时, 可判定其后第6年会发生7级以上地震, 为有震判别条件; 当11≤N_a5≤30时, 不能判定其后是否会发生7级以上地震; 当N_a5≥24时, 可判定其后第6年无7级以上地震发生, 为无震判别条件, 犯错误的可能性为5%。 2002年的5级以上地震年频次N_a5=7, 满足有震判别条件, 因此可以作出2008年中国大陆地区可能发生7级以上地震的判定。 2003年的5级以上地震年频次N_a5=28, 满足无震判别条件N_a5≥24, 可判定2009年不会发生7级以上地震, 犯错误的可能性为5%。 该方法也适用于其他地震活动和前兆异常判别指标的提取。     

2022年1月8日青海门源6.9级地震短临异常跟踪分析

2022年1月8日青海门源县发生6.9级地震,此次地震前青海地区出现了大量地球物理观测异常。2021年10月下旬青海地区出现地磁垂直强度极化高值异常,10月27日异常台站最多,并在门源-祁连至兴海地区形成一个面积约为6.6×10⁴km²的高值异常区;此外,2021年7—11月青海地区8项地下流体观测数据出现准同步异常变化。结合青海及周边地区历史震例的分析结果,认为2021年11月23日至2022年1月23日,青海西北部地磁垂直强度极化高值区内可能发生5.6～6.4级地震。门源6.9级地震发生在地磁垂直强度极化异常出现后的73天,震中位于预测区的边缘,地震的发生时间和地点与预测意见一致,但震级超出预测意见上限值0.5级。此次地震前基于地球物理观测地震预测指标体系开展的短临异常跟踪分析过程,对中国大陆西部地震预报工作具有一定的参考意义。     

新疆地区电磁预测指标体系在2023年1月30日沙雅MS6.1地震中的应用

2023年1月30日新疆沙雅县(82.29°E,40.01°N)发生M_S6.1地震，震源深度50 km。地震发生前，中国局地震短临预报跟踪电磁学科组和新疆地震局电磁学科组依据中国地震局《地震电磁分析预测技术方法工作手册》、《新疆地区地震分析预测技术方法工作手册》和《地震电磁分析预报方法清单》对新疆地区电磁台站的数据进行异常梳理，发现新疆地区电磁台站存在流动地磁、地磁垂直强度极化、地磁逐日比、地磁低点位移等多项异常。震前异常综合预测意见与实发地震基本一致，震前中短期渐进式异常演化特征较突出，2017—2020年新疆地区地震电磁学科预测指标体系建设工作已初见成效。     

2022年1月8日青海门源MS6.9地震前地磁垂直强度极化异常变化特征

基于甘青川地区的14个地磁台站秒采样资料,对2022年1月8日青海门源M_S6.9地震前地磁垂直强度极化异常的时空变化特征进行分析研究。计算结果显示,在2021年10月底出现了地磁极化超阈值高值异常变化,异常台站主要分布在青海、甘肃和四川地区,异常出现后73天发生了门源地震,震中位于极化高值异常阈值线附近。研究还发现,此次地磁极化异常具有一定的时空变化特征,时间上,不同台站极化异常具有较好的时间同步性;空间上,极化异常高值区呈现出沿震中附近出现后不断扩展最终再向震中收缩的特点。此外,各地磁极化异常台站的归一置零极化值、异常持续时间与震中距存在较好的负相关性,异常台站距离地震震中越近,其归一置零极化值越高,异常持续时间也越长,这一特征符合地震电磁扰动信号的衰减特征。根据极化异常和地震的时空关系分析认为,此次地磁极化高值异常对应了之后在异常高值区边缘发生的门源M_S6.9地震。     

汶川MS8.0地震的前兆异常时空演化过程及其力学分析

为了研究2008年汶川M_S8.0地震前10年前兆异常的时空演化过程, 采用地震破裂区的几何中心和余震区椭圆中心线为中心的两种方法计算前兆异常的震中距。 结果表明: 在汶川地震前2年左右前兆异常逐渐增多; 近源区(震源2倍左右尺度)异常测项比大于25%, 远源区中震源3～5倍尺度区域的异常测项比为17%～24%。 前兆异常时空演化过程存在三个不同的变化阶段, 即α阶段(包括α₁和α₂, 震前700～3000 d)的异常主要分布在余震区以外的西南地区和西北地区, 表现为远源区与近源区的前兆均存在向外扩展的特点; β阶段(震前300～700 d)的异常分布在余震区西南部和北部地区, 表现为大范围出现异常; γ阶段(包括γ₁和γ₂, 震前300 d内)的异常分布范围较广, 异常主要分布在余震区的西南部和东北部地区, 表现为远源区的异常向震中收缩过程(γ₁)和近源区的异常向外扩展的过程(γ₂)。 地震孕育过程的实验研究和力学分析表明, 地震孕育过程中前兆异常的三阶段特征可能是受孕震体的控制, 是孕震过程中的一种表现形式, 是一个地震孕育过程中的普遍性特点, 对地震预测具有一定指导作用。     

汶川地震前后波速比变化特征的再研究

收集整理了四川省地震台网1990—2012年产出的地震直达波震相数据, 利用单台多震和达法对2008年汶川M_S8.0地震前后四川地区的波速比变化特征进行了分析研究(共筛选出13个数据量较为丰富、 连续性较好的台站). 结果显示: 其中位于龙门山断裂中北段西侧的4个台站, 震前出现长达7年左右的中长期波速比低值异常; 其它9个台站的波速比震前变化基本稳定. 震前波速比出现异常的4个台站的分布与汶川M_S8.0地震孕震区范围大体一致, 从而为研究汶川M_S8.0地震前是否存在地壳介质特性的时间变化过程, 提供了有力的判定依据.      

2021年11月30日西藏双湖MS 5.8地震总结

2021年11月30日西藏双湖M_S 5.8地震发生在多玛—尼玛断裂附近,震源机制解显示为拉张型破裂,与羌塘块体的主要变形特征一致。本文对此次地震的构造背景、震源参数、序列特征和震前异常特征及周边强震危险性进行分析总结。由余震活动特征和b值、h值等分析可知,此次地震为主震—余震型序列,且余震衰减速度较快。通过对震前异常的梳理总结,发现在地震发生前,震中附近区域存在地震发生率指数高值异常、调制比高值异常和W_q值高值异常。这些基于小震目录计算的多种地震学参数可为地震监测能力较低地区的中强地震预测提供一些依据。通过对双湖M_S 5.8地震的总结,以期为西藏西部监测能力较低地区的强震中短期预报积累震例资料,并为今后西藏地区地震台网更好地服务于地震预测预报提供合理的规划和建议。     

2021年3月24日新疆拜城MS 5.4地震总结

系统梳理2021年3月24日新疆拜城M_S 5.4地震前地震活动异常特征、地球物理观测异常以及区域构造情况,结果如下：①地震活动：震前存在地震平静、高频、带状分布等异常;②地球物理观测：出现5项异常,其中形变3项,电磁2项,且形变异常对于该地震具有预测意义;③综合方法：地震发生前,震中附近存在多参数概率谱异常。拜城M_S 5.4地震发生在库车坳陷西南部,震源机制解显示为走滑型破裂。该序列类型为前震—主震—余震型,主震前存在前震活动,余震较少,序列活动呈持续衰减特征。综合分析认为,拜城M_S 5.4地震前异常较多,其中地震活动相关异常为后续中强地震的预测提供了有效依据。     

2022年青海门源MS6.9地震前地下流体异常特征分析

对2022年1月8日青海门源M_S6.9地震前,震中附近地下流体观测资料及异常特征进行分析,结合震前预测过程进行了回顾性总结。结果表明：门源地震震中500 km范围内存在9项异常,其中8项为中短期异常,均出现在震前6个月;异常在空间上分布不均匀,主要集中于震中南部200 km范围内;本次门源地震与2016年门源M_S6.4地震和2021年玛多M_S7.4地震前的地下流体异常存在一定的相同性及差异性变化。     

2022年3月17日甘肃肃南MS 5.1地震总结

系统总结2022年3月17日甘肃肃南M_S 5.1地震发生前的地震活动和地球物理观测异常,其中：(1)地震活动异常：震前存在地震成组活动异常;(2)地球物理观测异常：震中200 km范围内存在6项地球物理场异常,其中5项异常为趋势异常,但均非此次肃南M_S 5.1地震的相关异常,而高台地震台形变异常虽为短期异常,但异常转折变化与本次地震无关;此外,肃南M_S 5.1地震发生前,我国西北地区存在地磁低点位移、加卸载响应比和逐日比3项异常,但因后续于3月26日发生青海德令哈M_S 6.0地震,认为该地磁预测指标对应成组地震活动,不能作为单一地震的震前异常。肃南M_S 5.1地震余震较少,其序列活动特征显示为主余型;主震震源机制显示断层破裂为走滑型,与距离最近的疏勒南山断裂构造性质相符。综合分析认为,此次地震对于祁连山地震带及其周边后续中强地震的发生具有一定预测意义。     

2021年11月17日江苏大丰海域MS 5.0地震总结

2021年11月17日江苏大丰海域M_S 5.0地震发生在中强地震活动较为集中的黄海南部凹陷区,位于苏北—滨海断裂带附近,震源机制结果显示为走滑型破裂。截至2022年1月31日,发生M_L≥2.0余震14次,最大余震为2021年12月8日M_S 3.8地震,主震释放能量占比约98.89%,判断地震序列应为主余型序列。主震发生3天后地震序列迅速衰减,因余震数量偏少,无法得到合理的序列参数。本次地震视应力值约1.3 MPa,基本处于研究区域正常背景水平。鉴于鲁东—黄海地块历史地震期幕活动特征,认为江苏及近海区域近期发生6级以上地震的可能性不大。系统梳理此次大丰海域M_S 5.0地震前出现的地震活动和地球物理观测异常,可知：①地震活动：震前存在地震平静、霍山地震窗、长岛地震窗和地震空区等趋势异常;②地球物理观测：震前存在兴化水温异常。综合分析认为,此次地震发生前,地震活动异常相对较少,并以趋势异常为主,地球物理观测异常相对偏少,震前出现的流体短期异常现象可作为短期判定的参考依据。     

基于张衡一号卫星监测的2021年青海玛多7.4级地震前电离层效应

本次研究围绕张衡一号(ZH-1)卫星监测到的2021年青海玛多M_S7.4地震前的电离层效应,采用上下四分位距法和小波变换法处理ZH-1卫星朗缪尔探针(LAP)探测到的电子密度N_e和等离子体分析仪(PAP)探测到的离子密度N_i(He⁺和O⁺)数据,经分析发现N_e、 He⁺密度和O⁺密度在震前7天(2021年5月14日)和5天(2021年5月16日)出现同步异常。在此基础上,基于地球物理异常多项证据,分析认为2021年玛多M_S7.4地震孕育过程包括应力扩张早期、应力扩张晚期和临震加速期,该地震可能通过岩石圈—大气圈—电离层耦合模型的声重波、电磁波通道影响了电离层。     

中原地区ML4.0以上地震的平静异常与虚报率分析

选取中原地区（30°-38°N,109°-118°E）1970年1月至2018年10月M_L ≥ 4.0地震,分析4级地震平静异常与异常结束后发生的M_S ≥ 4.5地震的相关性,判定4.0级地震平静异常指标为90天,统计平静异常结束后1.5年内M_S ≥ 4.5地震的发生概率,发现异常映震率为61.8%,计算得到地震预报效能评分R值=0.547,说明4级地震异常平静预测效能明显。分析认为,利用4.0级地震平静90天预测中原地区M_S ≥ 4.5地震具有一定指示意义,结合该区地震平静时段进行分析,可明显减少地震虚报率。     

2022年3月17日皮山MS5.2地震区域电磁异常综合分析

综合分析2022年3月17日皮山M_S5.2地震前震中附近存在的区域电磁异常特征。结果表明：(1)本次震中距离地磁低点位移预测线约280 km,且与优势发震时间接近,该异常对应本次地震;(2)本次地震虽然发生在地磁逐日比和地磁垂直强度极化预测区内,但震级偏小,且距离异常台站较远,异常不对应此次地震;(3)将地磁逐日比和低点位移进行综合分析有助于提高地震短期预测的准确性。     

2021年9月4日新疆皮山MS 5.1和9月5日叶城MS 5.0地震总结

系统梳理2021年9月4日新疆皮山M_S 5.1和9月5日叶城M_S 5.0地震发生前地震活动异常特征、地球物理观测异常以及区域构造情况,结果如下：①地震活动异常：皮山M_S 5.1地震前出现前兆震群活动、阿图什至皮山4级地震平静、库车—沙雅4级地震窗口以及地震发生率指数异常;②地球物理观测异常：2项异常,其中形变1项,电磁1项,但与此次地震活动相关性较低;③震源机制：泽普断裂距皮山M_S 5.1和叶城M_S 5.0地震最近,间距分别约15 km和3 km,震源机制解显示2次地震均为逆冲型破裂;④序列分析：此次地震活动序列类型为震群型,主震前存在明显的前震活动,余震较为丰富,余震活动呈阶段性衰减特征。综合分析认为,2021年9月皮山M_S 5.1和叶城M_S 5.0地震组成震群型地震序列,震前地球物理观测异常较少,地震活动异常主要对发震地点具有预测意义。     

芦山MS7.0地震前的电磁异常信号

对南北地震带18个地电场及电磁扰动观测台站进行了跟踪与研究, 2013年4月20日四川芦山M_S7.0地震前只有其中5个台站观测到了异常电磁信号. 研究表明, 地震前的这些异常信号时空分布非常不均匀. 在时间上表现出震前电磁异常信号在出现的台站上不是同步的, 且随着时间的推移有向震中方向迁移的趋势; 在空间上体现在成都以北的台站都没有记录到震前电磁异常信号, 主要出现在成都及其以南的一些台站. 芦山M_S7.0地震前地震电磁信号出现的最早时间是震前21天, 其次是震前16天; 临震时间则为震前5天、 4天和1天. 通过接地极注入地下的大电流以及以往的震例分析, 认为仙女山台是又一个比较突出的电磁信号观测的敏感点.      

2013年莱州MS 4.6地震前电磁异常特征分析

收集整理2013年莱州M_S 4.6地震前山东地磁台和地电场台观测数据,运用地磁垂直分量日变幅加卸载响应比法、地磁总场北京02时测值空间相关法、地磁垂直强度极化法、地电场优势方位角法,提取2013年莱州M_S 4.6地震前山东出现的电磁异常,分析结果显示：(1)震前6个月内,泰安、郯城、安丘、陵阳、大山、菏泽等台站分别出现地磁F分量空间相关低值异常以及地磁Z分量加卸载响应比、地磁垂直强度极化值高值异常;(2)此次地震发生前1年内,距震中较近的乳山地电场台站在长极距NS—EW、NS—NE组合下,方位角出现测值升高—转平—下降的变化过程,并在转平—下降过程中发震。本文采取多方法、多测项相结合的分析手段,对震前异常变化进行梳理和分析,为山东及邻区基于电磁法预测地震积累了经验和震例。     

极化方法在分析地磁秒数据异常信息中的应用

采用极化分析方法处理地磁秒数据.对不同台站地磁秒数据进行分析发现,极化值在地震发生前约2个月内有明显异常,且在傅里叶频谱上表现不太明显.另外,不同地磁分量的极化值映震效果不同,大部分震例极化值升高、振幅增大,小部分震例极化值低值、平稳.研究认为,该方法可以用于地磁秒数据震磁异常信息提取.     

2016年1月21日门源MS 6.4地震前重力非潮汐变化特征分析

选取2015—2018年兰州和高台连续重力观测站整点值数据,分析2016年1月21日门源M_S 6.4地震前2个台站连续重力数据非潮汐变化特征,发现2个台站在此次地震发生前1年,分别观测到重力数据出现持续约6个月的重力非潮汐上升变化,月均变化速度分别为9.36μGal、6.17μGal,累计变化振幅分别达到56.15μGal、37.05μGal。通过对观测站点周边观测环境的详细核实和理论计算,排除台站周边环境干扰因素,认为震前6个月的重力非潮汐持续性下降变化应与此次M_S 6.4地震孕震过程有关。本研究结果可为揭示此次门源地震的孕震机理提供一定参考,为后续地震预测中重力观测指标的建立提供一定参考。     

2022年云南宁蒗MS 5.5地震前云南地区异常特征分析

通过对2022年1月2日宁蒗M_S 5.5地震前震中附近地区地震学、地下流体、定点形变等观测资料进行分析,发现本次地震前多学科异常呈现以下特征： ① M_S 5.5地震发生在宁蒗地区M_S ≥ 5.0地震平静近10年背景下,震中附近M_L ≥ 3.0地震于震前1年形成空区,主震发生在空区边缘,空区长轴180 km,按照川滇地区统计公式计算,未来发生地震的震级为5.8±0.5,与宁蒗M_S 5.5地震大小相当; 2015年以来,震中附近50 km范围内M_L ≥ 3.0地震呈平静—活跃—平静—发震的特征; ②地球物理观测异常均于震前7个月内出现,集中分布在滇西北地区距震中300 km范围内,且水温和水位测项异常出现较早; ③定点形变采用NS向与EW向幅值相加来描述同一观测资料的变化,数据曲线幅值增大可作为临震异常3个月短期指标,距震中越近,观测台项异常比例越高;④大部分宏观异常出现在震前3个月内,宏观异常增多可作为时间预测判据。综合上述多学科异常,认为地震学异常出现最早,可用于判定发震区域,用流体和定点形变观测异常追踪时间,宏观异常更多作为短期判定指标,可为宁蒗地区M_S ≥ 5.0地震资料积累提供跟踪思路和方法。